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論文關(guān)鍵詞:裝配式建筑,預(yù)制,施工
從古至今,蓋房屋都離不開(kāi)磚瓦砂石,在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工砌筑或澆注,也就是說(shuō),房屋是現(xiàn)場(chǎng)建造出來(lái)的。其缺點(diǎn)很多:建筑工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低,施工速度慢,建設(shè)周期長(zhǎng),材料消耗多……,這一系列問(wèn)題已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)住宅的需求。因此,要使建筑工業(yè)適應(yīng)現(xiàn)代化的需要,就得開(kāi)創(chuàng)新路,采用新型建材,用新技術(shù)建房,于是裝配式建筑就應(yīng)運(yùn)而生。
所謂裝配式建筑就是用預(yù)制的構(gòu)件在工地裝配而成的建筑。它采用最新的冷壓輕鋼結(jié)構(gòu)以及各類輕型材料組合房屋的各個(gè)部分,使其具備卓越的保溫、隔音、防火、防蟲(chóng)、節(jié)能、抗震、防潮功能。這種建筑的優(yōu)點(diǎn)是建造速度快,受氣候條件制約小,節(jié)約勞動(dòng)力并可提高建筑質(zhì)量。
裝配式建筑歷史悠久,17世紀(jì)向美洲移民時(shí)期所用的木構(gòu)架拼裝房屋,就是一種簡(jiǎn)單的裝配式建筑。1851年倫敦建成的用鐵骨架嵌玻璃的水晶宮是世界上第一座大型裝配式建筑。第二次世界大戰(zhàn)后,歐洲國(guó)家以及日本等國(guó)房荒嚴(yán)重,迫切要求解決住宅問(wèn)題,促進(jìn)了裝配式建筑的發(fā)展。到19世紀(jì)60年代,裝配式建筑在國(guó)外得到大量推廣。
1分類
裝配式建筑按結(jié)構(gòu)形式和施工方法一般分為五種。
1.1砌塊建筑
用預(yù)制的塊狀材料砌成墻體的裝配式建筑,適于建造3~5層建筑。砌塊建筑適應(yīng)性強(qiáng),生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,施工簡(jiǎn)便,造價(jià)較低,還可利用地方材料和工業(yè)廢料。建筑砌塊有小型、中型、大型之分。小型砌塊適于人工搬運(yùn)和砌筑,工業(yè)化程度較低,靈活方便,使用較廣;中型砌塊可用小型機(jī)械吊裝,可節(jié)省砌筑勞動(dòng)力;大型砌塊現(xiàn)已被預(yù)制大型板材所代替。
砌塊有實(shí)心和空心兩類,實(shí)心的較多采用輕質(zhì)材料制成。砌塊的接縫是保證砌體強(qiáng)度的重要環(huán)節(jié),一般采用水泥砂漿砌筑,小型砌塊還可用套接而不用砂漿的干砌法,可減少施工中的濕作業(yè)。有的砌塊表面經(jīng)過(guò)處理,可作清水墻。
1.2板材建筑
由預(yù)制的大型內(nèi)外墻板、樓板和屋面板等板材裝配而成,又稱大板建筑。它是工業(yè)化體系建筑中全裝配式建筑的主要類型。板材建筑可以減輕結(jié)構(gòu)重量,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,擴(kuò)大建筑的使用面積和防震能力。板材建筑的內(nèi)墻板多為鋼筋混凝土的實(shí)心板或空心板;外墻板多為帶有保溫層的鋼筋混凝土復(fù)合板,也可用輕骨料混凝土、泡沫混凝土或大孔混凝土等制成帶有外飾面的墻板。建筑內(nèi)的設(shè)備常采用集中的室內(nèi)管道配件或盒式衛(wèi)生間等,以提高裝配化的程度。大板建筑的關(guān)鍵問(wèn)題是節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)保證構(gòu)件連接的整體性(板材之間的連接方法主要有焊接、螺栓連接和后澆混凝土整體連接)。在防水構(gòu)造上要妥善解決外墻板接縫的防水,以及樓縫、角部的熱工處理等問(wèn)題。大板建筑的主要缺點(diǎn)是對(duì)建筑物造型和布局有較大的制約性;小開(kāi)間橫向承重的大板建筑內(nèi)部分隔缺少靈活性(縱墻式、內(nèi)柱式和大跨度樓板式的內(nèi)部可靈活分隔)。
1.3盒式建筑
從板材建筑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種裝配式建筑。這種建筑工廠化的程度很高,現(xiàn)場(chǎng)安裝快。一般不但在工廠完成盒子的結(jié)構(gòu)部分,而且內(nèi)部裝修和設(shè)備也都安裝好,甚至可連家具、地毯等一概安裝齊全。盒子吊裝完成、接好管線后即可使用。盒式建筑的裝配形式有:
(1)全盒式,完全由承重盒子重疊組成建筑。
(2)板材盒式,將小開(kāi)間的廚房、衛(wèi)生間或樓梯間等做成承重盒子,再與墻板和樓板等組成建筑。
(3)核心體盒式,以承重的衛(wèi)生間盒子作為核心體,四周再用樓板、墻板或骨架組成建筑。
(4)骨架盒式,用輕質(zhì)材料制成的許多住宅單元或單間式盒子,支承在承重骨架上形成建筑。也有用輕質(zhì)材料制成包括設(shè)備和管道的衛(wèi)生間盒子,安置在用其他結(jié)構(gòu)形式的建筑內(nèi)。
盒子建筑工業(yè)化程度較高,但投資大,運(yùn)輸不便,且需用重型吊裝設(shè)備,因此,發(fā)展受到限制。
1.4骨架板材建筑
由預(yù)制的骨架和板材組成。其承重結(jié)構(gòu)一般有兩種形式:一種是由柱、梁組成承重框架,再擱置樓板和非承重的內(nèi)外墻板的框架結(jié)構(gòu)體系;另一種是柱子和樓板組成承重的板柱結(jié)構(gòu)體系,內(nèi)外墻板是非承重的。承重骨架一般多為重型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),也有采用鋼和木作成骨架和板材組合,常用于輕型裝配式建筑中。骨架板材建筑結(jié)構(gòu)合理,可以減輕建筑物的自重,內(nèi)部分隔靈活,適用于多層和高層的建筑。
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系的骨架板材建筑有全裝配式、預(yù)制和現(xiàn)澆相結(jié)合的裝配整體式兩種。保證這類建筑的結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度和整體性的關(guān)鍵是構(gòu)件連接。柱與基礎(chǔ)、柱與梁、梁與梁、梁與板等的節(jié)點(diǎn)連接,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要和施工條件,通過(guò)計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。節(jié)點(diǎn)連接的方法,常見(jiàn)的有榫接法、焊接法、牛腿擱置法和留筋現(xiàn)澆成整體的疊合法等。
板柱結(jié)構(gòu)體系的骨架板材建筑是方形或接近方形的預(yù)制樓板同預(yù)制柱子組合的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。樓板多數(shù)為四角支在柱子上;也有在樓板接縫處留槽,從柱子預(yù)留孔中穿鋼筋,張拉后灌混凝土。
1.5升板和升層建筑
板柱結(jié)構(gòu)體系的一種,但施工方法則有所不同。這種建筑是在底層混凝土地面上重復(fù)澆筑各層樓板和屋面板,豎立預(yù)制鋼筋混凝土柱子,以柱為導(dǎo)桿,用放在柱子上的油壓千斤頂把樓板和屋面板提升到設(shè)計(jì)高度,加以固定。
外墻可用磚墻、砌塊墻、預(yù)制外墻板、輕質(zhì)組合墻板或幕墻等;也可以在提升樓板時(shí)提升滑動(dòng)模板、澆筑外墻。升板建筑施工時(shí)大量操作在地面進(jìn)行,減少高空作業(yè)和垂直運(yùn)輸,節(jié)約模板和腳手架,并可減少施工現(xiàn)場(chǎng)面積。升板建筑多采用無(wú)梁樓板或雙向密肋樓板,樓板同柱子連接節(jié)點(diǎn)常采用后澆柱帽或采用承重銷、剪力塊等無(wú)柱帽節(jié)點(diǎn)。升板建筑一般柱距較大,樓板承載力也較強(qiáng),多用作商場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、工場(chǎng)和多層車庫(kù)等。
升層建筑是在升板建筑每層的樓板還在地面時(shí)先安裝好內(nèi)外預(yù)制墻體,一起提升的建筑。升層建筑可以加快施工速度,比較適用于場(chǎng)地受限制的地方。
2特點(diǎn)
裝配式建筑有以下特點(diǎn):
(1)設(shè)計(jì)多樣化
裝配式住宅,采用大開(kāi)間靈活分割的方式,根據(jù)住戶的需要,可分割成大廳小居室或小廳大居室。住宅采用靈活大開(kāi)間,其核心問(wèn)題之一就是要具備配套的輕質(zhì)隔墻,而輕鋼龍骨配以石膏板或其它輕板恰恰是隔墻和吊頂?shù)淖詈貌牧稀?/p>
(2)功能科技化
外墻有保溫層,最大限度地冬季采暖和夏季空調(diào)的能耗;提高墻體和門窗的密封功能,保溫材料具有吸聲功能,避免外來(lái)噪音的干擾;使用不燃或難燃材料,防止火災(zāi)的蔓延或波及;大量使用輕質(zhì)材料,降低建筑物重量,增加裝配式的柔性連接;外觀不奢,但立面清晰而有特色,長(zhǎng)期使用不開(kāi)裂、不變形、不褪色;為廚房、廁所配備務(wù)種衛(wèi)生設(shè)施提供有利條件;為改建、增加新的電氣設(shè)備或通訊設(shè)備創(chuàng)造可能性。
(3)生產(chǎn)工廠化
裝配式建筑外墻板通過(guò)模具,機(jī)械化噴涂、烘烤工藝就可以輕易做到這點(diǎn);木窗,鋼門窗,薄壁鋁門窗日漸淘汰。塑鋼門窗正在興起,其制造工藝也更為先進(jìn);散裝保溫材料完全被板、氈狀材料所替代;屋架、輕鋼龍骨、各種金屬吊掛及連接件,尺寸精確,都是機(jī)械化生產(chǎn);樓板屋面板為便于施工亦應(yīng)工廠預(yù)制;室內(nèi)材料如石膏板、鋪地材料、天花吊板、涂料、壁紙等等都要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生產(chǎn)流水線才能制造出來(lái)。況且,工廠在生產(chǎn)過(guò)程中,材料的性能諸如強(qiáng)調(diào),耐火性,抗凍融性,防火防潮,隔聲保溫等性能指標(biāo),都可隨時(shí)進(jìn)行控制。如果把房屋看作設(shè)備,現(xiàn)代化的建筑材料就是這臺(tái)設(shè)備的零部件。這些零部件經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的工業(yè)生產(chǎn)可以保證其質(zhì)量,組裝出來(lái)的房屋才能達(dá)到功能要求。
(4)施工裝配化
裝配化施工具有下列優(yōu)點(diǎn):進(jìn)度快,可在短期內(nèi)交使用;勞動(dòng)力減少,交叉作業(yè)方便有序;每道工序都可以像設(shè)備安裝那樣檢查精度,保證質(zhì)量;施工現(xiàn)場(chǎng)噪音小,散裝物料減少,廢物及廢水排放很少,有利于環(huán)境保護(hù);施工成本降低。
3總結(jié)
裝配式建筑工地現(xiàn)場(chǎng)的建筑材料完全是由工廠運(yùn)來(lái)的半成品,施工單位在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地勢(shì)做一定處理后,將半成品進(jìn)行房屋的組裝。建筑工地不再把瓦工、木工、鋼板工等工種分得那么細(xì),建筑工人由過(guò)去那種復(fù)雜的多工種角色,轉(zhuǎn)變?yōu)閱我坏谋酬D射釘槍,電鉆等工具的裝配工角色。這種裝配化制造房屋已經(jīng)避免了傳統(tǒng)建房的缺點(diǎn),施工速度非常快,可在短期內(nèi)竣工。房屋制造對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō),工人勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度減少,交叉作業(yè)方便有序;房屋裝配中的每道工序都可以像設(shè)備安裝那樣檢查其精度,以確保房屋制造的質(zhì)量;施工時(shí)的噪音降低,物料堆放場(chǎng)地減少,有利于環(huán)境的保護(hù);由于工廠化的生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)裝配,使房屋制造成本降低,并容易滿足室內(nèi)設(shè)備安裝和裝飾裝修的要求。因此,裝配式制造房屋的許多優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)房屋建造方法無(wú)法比擬的。
目前我國(guó)鋼產(chǎn)量較大,價(jià)格也不高,完全可以在建筑市場(chǎng)上大量使用。如果采用鋼結(jié)構(gòu),配以石膏板、輕鋼龍骨、巖棉、GRC彩色外墻板、塑鋼門窗、彩鋼復(fù)合板等材料制造裝配式房屋。無(wú)論從價(jià)格上還是從功能和舒適性上,都將優(yōu)于現(xiàn)在的磚混和混凝土結(jié)構(gòu)房屋。因此,我們相信本世紀(jì)裝配式建筑在我國(guó)大有可為,會(huì)成為住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化中的生力軍。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu) 建筑表現(xiàn)
建筑自人類產(chǎn)生以來(lái)都是人們生活的重要組成部分,但在很長(zhǎng)時(shí)間里運(yùn)用的都是石材,木材等。隨著科技的發(fā)展新型材料的運(yùn)用越來(lái)越廣泛,其中鋼材是其中普遍采用的一種。而以鋼結(jié)構(gòu)為主體的建筑是現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的主流,鋼結(jié)構(gòu)建筑與鋼筋混凝土,砌體,木結(jié)構(gòu)建筑相比有一定的差別,鋼結(jié)構(gòu)建筑通常由型鋼、鋼管、鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件組成,有的還用鋼鉸線、鋼絲繩(束)組成,其連接方式采用焊縫、螺栓或鉚釘連接,探討現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)與表現(xiàn)具有重要的意義和價(jià)值。
一、鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展歷史
最早在建造房屋中使用鋼結(jié)構(gòu)的國(guó)家可以追溯到十八世紀(jì)末的英國(guó),一百年后法國(guó)工程師埃菲爾建造了著名的鐵塔,人們也開(kāi)始嘗試建造鋼結(jié)構(gòu)的獨(dú)戶住宅,從此鋼結(jié)構(gòu)建筑徹底改變了以往建筑造型的模式,建筑設(shè)計(jì)的理念與方法亦隨之嬗變。早期的鋼結(jié)構(gòu)僅是部分構(gòu)件、配件用鑄鐵、熟鐵制成,到了19世紀(jì)80年代結(jié)構(gòu)型鋼的出現(xiàn)加快了鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的發(fā)展,使鋼結(jié)構(gòu)建筑在20世紀(jì)60年代實(shí)現(xiàn)了其第二次理論和實(shí)踐的飛躍與創(chuàng)新的發(fā)展,德國(guó)包豪斯學(xué)派就是其理論的發(fā)源地。
我國(guó)自1949年全國(guó)解放后,鋼結(jié)構(gòu)就在大跨重型工業(yè)廠房、大型公共建筑和高聳結(jié)構(gòu)中得到了應(yīng)用。尤其是近20年來(lái),鋼結(jié)構(gòu)更加廣泛應(yīng)用于土木工程的公共建筑中,比如沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)屋蓋,北京天文館新館工程等,我國(guó)目前不僅能生產(chǎn)各種類型的建筑鋼材,同時(shí)鋼材生產(chǎn)的新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品日益也增多,如彩鋼壓型板、彩鋼復(fù)合板、彩鋼扣板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產(chǎn),使建筑結(jié)構(gòu)充滿現(xiàn)代化時(shí)代氣息,實(shí)際證明鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)更具有廣闊的發(fā)展前景。
二、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的建筑特點(diǎn)
(一)預(yù)工程化程度高,建設(shè)成本降低,工期縮短
鋼結(jié)構(gòu)建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了建筑工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn),提高了建筑預(yù)工程化,使不同材料、不同形狀和不同制造方法的建筑構(gòu)配件具有一定的通用性和互換性。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)建筑的預(yù)工程化使材料加工和安裝一體化,大大降低了建設(shè)成本;并且加快了施工速度,使工期能夠縮短40%以上,從而加快了房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商的資金周轉(zhuǎn)速度,使建筑能更早投入使用。
(二)建筑與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與功能一體化,使建筑更富有功能化
在鋼結(jié)構(gòu)建筑中,結(jié)構(gòu)成為形象構(gòu)成的重要因素,結(jié)構(gòu)的形體,構(gòu)件,節(jié)點(diǎn)從很大程度上導(dǎo)致并制約著建筑的形象。建筑與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與功能只有做到一體化,才能使建筑更富有功能化以便隨后的各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行下去,創(chuàng)造出技術(shù)與藝術(shù)融為一體的鋼結(jié)構(gòu)建筑。北京2008年奧運(yùn)會(huì)國(guó)家體育場(chǎng)投標(biāo)方案中有許多方案都體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)建筑的這一特點(diǎn)。例如清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的可開(kāi)合式方案,在體育場(chǎng)大屋面的中央設(shè)置兩個(gè)半圓型的玻璃頂面,同時(shí)相對(duì)旋轉(zhuǎn)、平行滑動(dòng)完成大屋面的開(kāi)合;又如中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院場(chǎng)館方案外觀即為建筑的結(jié)構(gòu),形象完美純凈,功能與結(jié)構(gòu)達(dá)到了完美的統(tǒng)一;還有日本朱式會(huì)設(shè)建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)的折疊式方案,屋頂由懸臂的鋼架結(jié)構(gòu)支承,可在30分鐘內(nèi)完成開(kāi)閉的動(dòng)作,確保全年比賽的及活動(dòng)不受天氣影響。
(三)鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠滿足超高度和超跨度的要求
鋼材組織均勻,接近于各向同性勻質(zhì)體,強(qiáng)度高,彈性模量亦高。其密度與強(qiáng)度的比值遠(yuǎn)小于磚石,混凝土,木材,在同樣受力情況下鋼結(jié)構(gòu)自重小,從而可以做成跨度較大和高度較高的結(jié)構(gòu)以及靈活的結(jié)構(gòu)形體?,F(xiàn)在人類已具有建造跨度超過(guò)1000米的超大穹頂與高度超過(guò)1000米最高至4000米的超高層建筑的能力。并且鋼索與膜結(jié)構(gòu)相結(jié)合形成索膜結(jié)構(gòu)體系更能滿足建筑對(duì)跨度的要求,使這類型建筑成為標(biāo)志性建筑,比如日本東京后樂(lè)園棒球場(chǎng)屋蓋是鋼索與氣承膜組成的索膜結(jié)構(gòu),面積達(dá)28000平方米,英國(guó)政府為迎接21世紀(jì)而興建的標(biāo)志性建筑倫敦千年穹頂――大型綜合性展覽建筑也是索膜結(jié)構(gòu)體系,其穹頂直徑達(dá)到320m。
(四)原材料可以循環(huán)使用,有助于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展
發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于資源,能源都非常短缺的我國(guó)意義尤為重大,因?yàn)橹袊?guó)是世界上最大的磚砌體建筑與混凝土建筑大國(guó)。鋼材是一種高強(qiáng)度高效能的材料,具有很高的再循環(huán)價(jià)值,邊角料也有價(jià)值,不需要制模施工。目前國(guó)際上引人矚目的新型住宅產(chǎn)品已引入我國(guó),其環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:
(1)該類型住宅采用全封閉式保溫隔熱防潮系統(tǒng),溫度變化小,熱損失低。不論冬夏,都具有舒適當(dāng)居住環(huán)境。室外0攝氏度時(shí),室內(nèi)仍可以保持17攝氏度以上;在室外溫度達(dá)到30攝氏度的情況下,室內(nèi)溫度僅為21攝氏度左右。
(2)與磚混結(jié)構(gòu)住宅相比,可節(jié)能60%以上,冬夏季空調(diào)設(shè)備可節(jié)約耗電30%以上,結(jié)構(gòu)的廢舊利用為100%,與磚混結(jié)構(gòu)比較,同樣樓層凈高條件下,鋼結(jié)構(gòu)維護(hù)墻體面積小,節(jié)約空調(diào)所需能源,減小維護(hù)費(fèi)用。
三、鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)表現(xiàn)
鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的構(gòu)思成功關(guān)鍵所在是技術(shù)構(gòu)思與表現(xiàn),在方案設(shè)計(jì)的深化中,需要同結(jié)構(gòu)工程師,設(shè)備工程師,甚至包括機(jī)械工程師密切配合。此時(shí)技術(shù)表現(xiàn)是自然而然的事情,無(wú)論是空間形式,形式體量還是構(gòu)造節(jié)點(diǎn)對(duì)其建筑設(shè)計(jì)與表現(xiàn)影響都是很重要的,下面就分別從幾個(gè)方面來(lái)闡述這一點(diǎn)。
(1)鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)表現(xiàn)
建筑形象的構(gòu)思是一個(gè)概念形象的創(chuàng)作過(guò)程,是建筑創(chuàng)作的難點(diǎn)之一,也是建筑設(shè)計(jì)中備受關(guān)注的核心問(wèn)題之一。回顧工業(yè)革命以來(lái)建筑與科學(xué)技術(shù)關(guān)系的發(fā)展,可以明顯地發(fā)現(xiàn)建筑對(duì)技術(shù)變革反應(yīng)的遲滯性,這從一個(gè)側(cè)面反映了建筑學(xué)在社會(huì)文化當(dāng)中的深層地位,以及建筑學(xué)與人的生活方式的密切聯(lián)系。另外現(xiàn)代方興未艾的信息革命正在廣泛地滲透并涉及社會(huì)活動(dòng)的每個(gè)領(lǐng)域,使現(xiàn)代科學(xué)思維被融入到建筑設(shè)計(jì)中,新項(xiàng)目的規(guī)劃、建筑和景觀設(shè)計(jì)方法發(fā)生了巨大的變化。建筑設(shè)計(jì)的宗旨也從單純的追求美發(fā)展到追求問(wèn)題的合理解決,從根本上改變了人們以往對(duì)建筑的認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)方式,并最終影響了人類千百年來(lái)形成的傳統(tǒng)建筑觀,比如高技派建筑就是其主要代表,其以精致的節(jié)點(diǎn)和精細(xì)的加工來(lái)體現(xiàn)高超的技藝,以更高的工藝水平來(lái)設(shè)計(jì)和“制造”建筑。
(2)鋼結(jié)構(gòu)建筑細(xì)部設(shè)計(jì)有較高要求
鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的復(fù)雜化與精致度要求越高,對(duì)細(xì)部設(shè)計(jì)的要求也越高。因?yàn)榧?xì)部設(shè)計(jì)決定一個(gè)地方最終是否得到確認(rèn)及其質(zhì)量。在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑中,各種金屬結(jié)構(gòu)桿件,連接金屬桿件的節(jié)點(diǎn)細(xì)部,常常暴露在外,使建筑帶有強(qiáng)烈的科技感,比如建于1977年法國(guó)的巴黎蓬皮杜藝術(shù)與文化中心,它的鋼柱、鋼梁、桁架等結(jié)構(gòu)構(gòu)件都裸露在外,從中不僅體現(xiàn)出技術(shù)美,而且體現(xiàn)出人的智慧和能力。因而,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑來(lái)說(shuō)細(xì)部質(zhì)量保持較高的設(shè)計(jì)要求是非常重要的,在鋼結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)受到特別重視。
(3)建筑策劃也是鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)與表現(xiàn)的影響因素
因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)具有建筑設(shè)計(jì)的一般屬性,建筑師不是隨心所欲在作設(shè)計(jì),業(yè)主設(shè)計(jì)任務(wù)書對(duì)建筑師的平面和設(shè)計(jì)構(gòu)思等發(fā)生的作用是重大的??蛻粝MO(shè)計(jì)師有更好的業(yè)績(jī),而且希望在其最終產(chǎn)品的確定過(guò)程中,設(shè)計(jì)師和市場(chǎng)專家都能更高效的參與決策。在這個(gè)階段,建設(shè)項(xiàng)目更強(qiáng)調(diào)整體設(shè)計(jì)、更強(qiáng)調(diào)
專業(yè)設(shè)計(jì)師、市場(chǎng)專家及開(kāi)發(fā)商之間的協(xié)調(diào),設(shè)計(jì)過(guò)程包括了持續(xù)的信息和知識(shí)的交流與整合。另外,鋼結(jié)構(gòu)建筑的專業(yè)化不但能提供豐富的設(shè)計(jì)知識(shí)而且能有效的整合設(shè)計(jì)資源和市場(chǎng)專家共同對(duì)建筑負(fù)責(zé),使設(shè)計(jì)和業(yè)主的經(jīng)營(yíng)意圖有效的結(jié)合起來(lái),使項(xiàng)目獲利和減少風(fēng)險(xiǎn)。
四、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中建筑設(shè)計(jì)所面臨的問(wèn)題
(一)鋼結(jié)構(gòu)中建筑設(shè)計(jì)的防火問(wèn)題
火災(zāi)是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的最大危害,鋼材雖為非燃燒材料,但鋼不耐火,溫度為400度時(shí),鋼材的屈服強(qiáng)度將降至室溫下強(qiáng)度的一半,溫度達(dá)到600度時(shí),鋼材基本損失全部強(qiáng)度和剛度,因此當(dāng)建筑采用無(wú)防火保護(hù)措施的鋼結(jié)構(gòu)時(shí),一旦發(fā)生火災(zāi),很容易使建筑損壞,比如美國(guó)世貿(mào)中心大樓外墻是排列很密的鋼柱,外面包以銀色鋁板,在美國(guó)911事件中兩個(gè)塔樓分別受飛機(jī)撞擊后所產(chǎn)生的大火使鋼材軟化,最終導(dǎo)致大樓倒塌。從發(fā)生的鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)案例可以發(fā)現(xiàn)兩類現(xiàn)象,一類為防火保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的耐火時(shí)間而破壞,另一類防火保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中超過(guò)了預(yù)期的耐火時(shí)間而并沒(méi)有破壞。建筑的構(gòu)造防火問(wèn)題一般在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上較易解決,而在鋼結(jié)構(gòu)建筑上則需考慮更多的因素,以下為兩種常用防火措施:.一是采用進(jìn)口的新型防火板——保全板;二是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的部位不同分別采用厚型或薄型的防火涂料,并在露明部位加涂裝飾漆。
(二)鋼結(jié)構(gòu)中建筑設(shè)計(jì)的防腐問(wèn)題
鋼材如果長(zhǎng)時(shí)間暴露在室外受到風(fēng)雨等自然力的侵蝕,必然會(huì)生銹老化,其自身承載力會(huì)下降,建筑的美觀也會(huì)受影響。因此防腐問(wèn)題也是鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)需要解決常見(jiàn)問(wèn)題,目前的做法主要是采用新型防腐和構(gòu)造材料。在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員在遇到鋼結(jié)構(gòu)建筑中對(duì)所設(shè)計(jì)的建筑都做出特別的要求,比如涂刷防銹涂料,防火涂料屬于油漆類。防火涂料一般做法為先刷紅丹防銹底漆兩度,再刷鋼結(jié)構(gòu)面漆兩度(面漆顏色由甲方定)。另外對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工也有確定的要求,比如構(gòu)件出廠前涂紅丹防銹底漆一道;鋼結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整后,將其清洗干凈,然后再刷一度底漆,兩度面漆。然而現(xiàn)在雖然有各種不同類型的防腐涂料但較為有效的防腐涂料還需外國(guó)進(jìn)口,我想隨著中國(guó)綜合國(guó)力的增強(qiáng),中國(guó)將會(huì)生產(chǎn)出更優(yōu)秀的新型防腐涂料。
(三)鋼結(jié)構(gòu)中建筑物理問(wèn)題
(1)保溫。外部環(huán)境對(duì)建筑的熱輻射主要從兩個(gè)方面影響建筑的熱環(huán)境:一是透過(guò)窗戶進(jìn)入室內(nèi),并被室內(nèi)表面所吸收,產(chǎn)生了加熱的效果;二是被建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面吸收,其中一部分熱量通過(guò)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)逐漸進(jìn)入室內(nèi)。由于玻璃可以讓陽(yáng)光直接射入室內(nèi)從而迅速升高室溫,特別是隨著新型玻璃材料的不斷出現(xiàn),玻璃的熱工性能逐步改進(jìn),建筑采光與建筑保溫之間的矛盾已日趨淡化,“遮蔽”與“阻隔”走向平衡。所以對(duì)建筑的保溫措施主要集中在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上,而目前對(duì)此解決辦法有兩種較為有效:
1)研制、優(yōu)化保溫材料的構(gòu)造,提高建筑熱環(huán)境性能。例如在建筑物得內(nèi)外表面或者外層結(jié)構(gòu)的空氣層中,采用高效反射材料,可以將大部分的紅外射線反射回去,從而建筑物起到保溫和隔熱作用;此外還可運(yùn)用高效節(jié)能玻璃,硅氣凝膠,新型節(jié)能墻體材料,達(dá)到節(jié)能的目的。
2)防止保溫材料凝結(jié)水外保溫和中間保溫作法。可防止保溫材料由于蒸汽的滲透積累而受潮。內(nèi)保溫作法則保溫材料有可能在冬季受潮,外保溫可避免主要承重結(jié)構(gòu)受到室外溫度的劇烈波動(dòng)影響,從而提高其耐久性。外保溫作法對(duì)外表面的保護(hù)層要求較高內(nèi)保溫和中間層保溫則由于外表面是由強(qiáng)度大的密實(shí)材料構(gòu)成,飾面層的處理比較簡(jiǎn)單。
(2)吸音。在一些建筑大廳中,尤其是在音樂(lè)廳中頂棚反射板增加的反射聲幾乎同時(shí)到達(dá)聽(tīng)眾的雙耳,缺少側(cè)向反射帶來(lái)的圍繞感。在這類建筑的設(shè)計(jì)中,需要綜合考慮材料的使用,包括吸聲性能以及裝飾性、強(qiáng)度、防火、吸濕、加工等多方面。目前廣泛地應(yīng)用于音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲控制中的解決途徑是吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)。
1)吸聲材料:材料本身具有吸聲特性。如玻璃棉、巖棉等纖維或多孔材料具有良好的吸聲性能,由于空氣的粘滯阻力、空氣分子與孔隙壁的摩擦,使聲能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能而吸聲。
2)吸聲結(jié)構(gòu):材料本身可以不具有吸聲特性,但材料制成某種結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生吸聲。如穿孔石膏板吊頂。
(3)隔音。噪聲于建筑密不可分,噪聲污染的防治與治理已經(jīng)成為建筑聲學(xué)重要的組成部分。噪聲規(guī)劃、噪聲控制等理論也逐漸演化開(kāi)來(lái)。人們可以聽(tīng)到的聲音都屬于聲環(huán)境范疇。人們可以聽(tīng)到談話、鳥(niǎo)鳴、音樂(lè)、泉水叮咚、歌聲等;但也能聽(tīng)到吵鬧、機(jī)器轟鳴、車輛的轟鳴等噪聲。但主要是有安靜要求的房間,如錄音室、演播室、旅館客房、居民住宅臥室等建筑對(duì)隔聲隔振要求非常高,需要專門的聲學(xué)設(shè)計(jì)。對(duì)于旅館、公用建筑、民用住宅人們對(duì)安靜的要求也越來(lái)越重視。并盡量靠近聲源,會(huì)提高隔聲效果。一般隔聲間外墻使用隔聲性能較好的材料或結(jié)構(gòu),如磚、混凝土、紙面石膏板墻等,觀察部分使用隔聲窗,進(jìn)出部分使用隔聲門或吸聲迷道等。
五 結(jié)論
由本文以上討論可以得出下面三點(diǎn)看法和結(jié)論:
(1)鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)不同具體條件的不同而有所側(cè)重,一個(gè)好的建筑設(shè)計(jì),必須做到形象構(gòu)思與結(jié)構(gòu)構(gòu)思的一體化。
(2)鋼結(jié)構(gòu)建筑的科技含量很高,結(jié)構(gòu)本身往往就是建筑表現(xiàn),鋼結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)與工藝不僅是實(shí)現(xiàn)形象構(gòu)思的必要手段,而且對(duì)建筑形象的影響極為顯著,這就決定了結(jié)構(gòu)構(gòu)思是形象構(gòu)思成功與否的關(guān)鍵所在。
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